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阴阳离子交换树脂的工作原理?

  • 作者:管理员
  • 发布时间:2023-03-03 11:04:06
  • 点击:357

      离子交换是带电粒子或离子的可逆交换与相同电荷的交换。当存在于不溶性阴阳离子交换树脂树脂基质上的离子有效地与周围溶液中存在的类似电荷的离子交换位置时,会发生这种情况。

      阴阳离子交换树脂树脂以这种方式起作用,因为它的官能团基本上是固定的离子,它们永久地结合在树脂的聚合物基质中。这些带电离子将容易与相反电荷的离子结合,这些离子通过施加抗衡离子溶液而被输送。这些反离子将继续与官能团结合,直至达到平衡。

     在阴阳离子交换树脂循环期间,将待处理的溶液加入阴阳离子交换树脂树脂床中并使其流过珠粒。当溶液移动通过阴阳离子交换树脂树脂时,树脂的官能团吸引溶液中存在的任何抗衡离子。如果官能团对新抗衡离子的亲和力大于已经存在的那些,那么溶液中的离子将移除现有的离子并取代它们,通过共享的静电吸引力与官能团结合。通常,离子的尺寸和/或价数越大,其与相反电荷的离子的亲和力就越大。

     让我们将这些概念应用于典型的阴阳离子交换树脂水软化系统。在该实施例中,软化机理由阳离子交换树脂组成,其中磺酸根阴离子(SO 3 -)官能团固定在阴阳离子交换树脂树脂基质上。然后将含有钠阳离子(Na +)的抗衡离子溶液施加到树脂上。通过静电吸引将Na +保持在固定的SO 3 -阴离子上,在树脂中产生净中性电荷。在活性阴阳离子交换树脂循环期间,将含有硬离子(Ca 2+或Mg 2+)的流加入到阳离子交换树脂中。自SO 3 -官能团对硬度阳离子的亲和力大于对Na +离子的亲和力,硬离子取代Na +离子,然后Na +离子作为处理流的一部分流出阴阳离子交换树脂单元。另一方面,硬度离子(Ca 2+或Mg 2+)由阴阳离子交换树脂树脂保留。

阴阳离子交换树脂成分有哪些?

    阴阳离子交换树脂树脂基质通过在称为聚合的过程中使烃链彼此交联而形成。交联使树脂聚合物具有更强,更有弹性的结构和更大的容量(按体积计)。虽然大多数阴阳离子交换树脂树脂的化学组成是聚苯乙烯,但某些类型是由丙烯酸(丙烯腈或丙烯酸甲酯)制造的。然后树脂聚合物经历一种或多种化学处理以将官能团结合到位于整个基质中的离子交换位点。这些官能团赋予阴阳离子交换树脂树脂其分离能力,并且从一种树脂到下一种树脂会有很大差异。最常见的成分包括:

强酸阳离子(SAC)交换树脂
    SAC树脂由聚苯乙烯基质和磺酸盐(SO 3 -)官能团组成,其中带有钠离子(Na 2+)用于软化应用,或氢离子(H +)用于脱矿质弱酸阳离子(WAC)交换树脂。WAC树脂由丙烯酸聚合物组成,该聚合物已用硫酸或苛性钠水解以产生羧酸官能团。由于它们对氢离子(H +)的高亲和力,WAC树脂通常用于选择性地除去与碱度相关的阳离子。

强碱阴离子(SBA)交换树脂

SBA树脂通常由经过氯甲基化和胺化的聚苯乙烯基质组成,以将阴离子固定到交换位点。1型SBA树脂是通过应用三甲胺生产的,其产生氯离子(Cl -),而2型SBA树脂通过应用二甲基乙醇胺生产,其产生氢氧根离子(OH -)。

弱碱阴离子(WBA)交换树脂

     WBA树脂通常由经过氯甲基化的聚苯乙烯基质组成,然后用二甲胺胺化。WBA树脂的独特之处在于它们不具有可交换的离子,因此用作酸吸收剂以除去与强无机酸相关的阴离子。螯合树脂 ,螯合树脂是最常见的特种树脂类型,用于选择性去除某些金属和其他物质。在大多数情况下,树脂基质由聚苯乙烯组成,尽管多种物质用于官能团,包括硫醇,三乙基铵和氨基膦等。

随着时间的推移,污染物离子与离子交换树脂中的所有可用交换位点结合。一旦树脂耗尽,必须通过所再生循环将其恢复以供进一步使用。所以在使用一段时间后要对树脂进行再生激活。


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